核磁共振测井的原理和仪器简介
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发布时间：2022-04-25 03:59
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时间：2023-10-24 13:44
自然界中常见的、可以在外加磁场中产生核磁共振现象的原子有1H和13C。1H在岩石流体中是大量的，所以测量它的核磁共振现象可以用来进行储层储集空间分析。
（一）1H核磁共振现象
1H本身在不停地自旋并产生自旋磁场，如果在垂直于自旋磁场Bo（频率ωo）的方向再加上一个交变的电磁场B1（频率ω），若使ω=ωo，那么处于低能态的1H将吸收交变电磁场提供的能量而跃迁到高能量，这就是核磁共振现象。
交变磁场常采用射频脉冲法产生，当1H受到射频脉冲作用时，其磁化矢量在交变电磁场作用下而偏离自旋磁场；当射频脉冲作用停止后，磁化矢量又将超自旋磁场方向恢复，使1H核自旋从高能级恢复到低能级状态，这个恢复过程叫弛豫。
若自旋磁场的方向为Z，射频脉冲作用期间1H的磁化矢量方向为M，M可以被分解成XY平面上的分量MXY（横向分量）和平行Z的分量MZ（纵向分量）。射频脉冲作用结束后，横向分量MXY将变为零（恢复原始状态），并称为横向弛豫过程，弛豫速率用1/T2表示，T2叫做横向弛豫时间。纵向分量MZ向原始状态恢复的过程称为纵向弛豫，弛豫速率用1/T1表示，T1称为纵向弛豫时间。
（二）核磁共振测井原理
核磁共振测井就是测量1H的弛豫时间（T2和T1），常用的方法有自由感应衰减法、自由回波法、CPMG脉冲序列法和反转恢复法等。
1.横向弛豫时间测量
常用CPMG脉冲序列（90°）X使磁化矢量扳转到XY平面上，磁化矢量的横向分量会由自旋磁场的作用很快消失。当延迟一定时间后，连续地施加一系列间隔相同的（180°）Y脉冲，把磁化矢量扳转180°，结果使沿自旋磁场消失方向相反的方向使磁化矢量各横向分量得以重聚，在180°脉冲后的τ时刻，可以观察到一串回波信号。当被观测横向弛豫幅度按单指数衰减幅度衰减时，这样测量的回波串，其幅度将按1/T2的速率衰减，可根据下式确定横向弛豫时间T2：
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式中：回波间隔Te=2nτ，n=1，2，…，τ为回波间隔的一半，即180°脉冲到回波最大值之间的时间；A（Te）是各Te时刻测得的信号振幅；A（0）是零时刻的回波振幅（图4-11）。
图4-11 横向弛豫时间（T2）测量原理图解
CPMG测量过程中，增加回波个数n，将提高信噪比，并增强衰减慢（长T2）的分量的分辨率；减小时间间隔τ，则将减少扩散对T2测量的影响，并提高对衰减快的短T2分量的分辨率。
2.纵向弛豫时间T1的测量
反转恢复法是测量纵向弛豫过程的基本方法。但是在目前的测井中很少应用，这里省略。
